在高温环境下使(shi)用的塑(su)料(liao)制品有很多,比如(ru)说家中(zhong)常见(jian)的燃气灶具(ju)、电磁(ci)炉、电熨斗、电吹风、热水器、消毒柜等家电产(chan)品,它们中的绝大部分加热(re)元件或离(li)热(re)源很近的工(gong)件,是长期(qi)工(gong)作在100℃以上高温环境下的。
被“烫(tang)”黑的塑(su)料制品
除此之外,像汽车行业、航(hang)空航(hang)天、铁路、造船(chuan)和化工等各行各业也在不断面(mian)临高温环境带来的挑战(zhan),150℃往往只是小意思,最恶劣的工况下环境温度甚至可以高达300℃。总之,这些可以在高于150℃的(de)温度(du)长期使用的(de)塑料被(bei)统称(cheng)为(wei)高(gao)温塑料(liao)。
这些应用(yong)在高温环(huan)境中(zhong)的(de)塑料,无(wu)时无(wu)刻(ke)不(bu)面临着明火、频繁摩擦以(yi)及(ji)油、水、盐、酸(suan)碱等物质的威(wei)胁,为了在(zai)这样的恶(e)劣环(huan)境中长时间(jian)保持(chi)良(liang)好(hao)的(de)机械性能、耐化学性、抗(kang)辐射、阻燃和良好的电气(qi)性能,高温(wen)塑料的制备(bei)上也有许多技巧,具体如下:
①使用耐热填(tian)料,提高塑(su)料的(de)耐热性能,填(tian)料的(de)粒径越小(xiao),改性的(de)效果越好;
②使用耐(nai)热纤维增强塑料(liao)(liao),提高(gao)材料(liao)(liao)耐(nai)热能力,结晶性塑料(liao)(liao)经玻璃纤维增强后,耐(nai)高(gao)温性能提升(sheng)幅度较大;
③使(shi)用(yong)耐高温助剂改善材料耐热性能,如:苯基马来酰亚(ya)胺类;
④使用(yong)塑料共混改性的方法,在(zai)低耐高温的材(cai)料中加(jia)入高耐高温材(cai)料,提升整(zheng)体材(cai)料耐高温的同时,不(bu)影(ying)响材(cai)料本身(shen)性能;
⑤使(shi)用交(jiao)联的方法提高塑料的耐高温性能;
⑥使(shi)用双向(xiang)拉伸使(shi)材(cai)料(liao)(liao)(liao)结(jie)晶(jing)度(du)变(bian)(bian)细、排列更加紧密、增加取向(xiang)度(du),提高材(cai)料(liao)(liao)(liao)耐热性能;使(shi)用退火热处理的(de)方法降(jiang)低材(cai)料(liao)(liao)(liao)内部内应力(li),促进结(jie)晶(jing),提高材(cai)料(liao)(liao)(liao)热变(bian)(bian)形温度(du)。
显然,添(tian)加(jia)耐(nai)热填料是最重要的(de)(de)提高(gao)(gao)高(gao)(gao)温性(xing)能(neng)的(de)(de)途(tu)径之一。可用(yong)的(de)(de)耐(nai)热填料有(you)很多,主要包括(kuo)以(yi)下(xia)几(ji)类:金属氢氧化物(氢氧化铝、氢氧化镁等);碳(tan)酸盐(碳酸钙、碳酸镁(mei)等(deng));硅酸盐(yan)(硅酸钙等);金属氧化物(wu)(氧化(hua)硅、氧化(hua)镁等)。不过(guo)当(dang)你想要塑胶或高分子耐高温、显黑(hei)且具(ju)备(bei)绝(jue)缘特性,则需要用上几(ji)款(kuan)“小众”黑色陶瓷填充料了。
常(chang)见的(de)(de)黑(hei)色陶瓷(ci)填充(chong)料选择不(bu)多,常(chang)见的(de)(de)有(you)黑(hei)色氧化铝(lv)粉、碳化硅粉、氧(yang)化铬粉(有(you)添加其(qi)他元素)等。
1.黑色氧化铝(lv)粉
氧(yang)化铝(lv)填充(chong)料价(jia)格较低,来源(yuan)较广,因此是一种经济适(shi)用型填料。黑色氧(yang)化铝(lv)主要是采用过渡(du)金(jin)属氧化物作为其(qi)着色剂,过(guo)渡金属元素的离子最外(wai)层为d轨道,是非球形对称轨道,在晶体场作用下,过渡金属元素离子的d轨道发生能级分裂,形成不同的能级,电子在不同能级的d轨道之间跃迁,跃迁能在1-4eV之间,对应着吸收一定波长的光,波长范围正好落在可见光区,使物质呈色,物质呈现的颜色为其所吸收的光波的补色。制作上一般会按照一定的配比称取Al2O3、CoO、NiO、MnO2,煅烧合成Fo-Co-Ni-Mn系黑色色料,然后将氧化铝、滑石、黑色色料按照一定的配比混合湿磨、过筛、干燥、造粒制得黑色氧化铝粉。
2.碳化硅
碳化硅(gui)也(ye)是(shi)一种常见的陶瓷材料,具有出色的硬度(du),仅(jin)次于金(jin)刚石(shi)、立方(fang)氮化(hua)(hua)硼和碳化(hua)(hua)硼。该材料具有高度(du)的耐磨性,对所有的碱和酸具有化(hua)(hua)学惰(duo)性。它(ta)还具有高度(du)的耐热性。这(zhei)些特性使碳化(hua)(hua)硅成(cheng)为(wei)一种可以耐受高温(wen)且提供卓越力学性能的陶瓷填料,可在(zai)极(ji)端的操作条件下使用。不同供应商的碳化(hua)硅填料的黑色(se)可能略(lve)有不同,有铁(tie)黑(hei)(hei)、墨绿(lv)黑(hei)(hei)、暗黑(hei)(hei)等,主要造(zao)成颜色(se)差异(yi)的原因是配方与合成方式。
3.氧化(hua)铬
氧化(hua)铬的(de)原(yuan)始(shi)状态的(de)是(shi)(shi)绿色粉(fen)末,黑色氧化(hua)铬是(shi)(shi)经(jing)过加工处理后的(de),有添加其他元(yuan)素(su),它们是不同(tong)工(gong)艺下生产出来的氧化铬。如铜铬黑(hei)就是由氧(yang)化(hua)铜与三氧(yang)化(hua)二铬在(zai)900℃高温下化合反应而生成,是所有黑色金属氧化物无机颜料中最黑的一种,具有优良的耐光性、耐候性、耐化学稳定性与耐热性,它可以耐受800℃高温。
此外要注意的是(shi),黑色陶瓷(ci)填充料的选择要(yao)点,除了成分外还(hai)要(yao)注(zhu)意粒径、纯度、杂(za)质种类、绝缘强度等特性(xing)哦!
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